Фамилия Эстерлинг — редкий случай в русском ономастиконе, потому что она почти наверняка не русская по происхождению, а немецкая или еврейская (ашкеназская). В русском языке у неё нет славянских суффиксов (-ов, -ин, -ский), которые обычно указывают на принадлежность к роду. Вместо этого мы видим формант -инг, типичный для немецких фамилий, образованных от названий мест или племён.

Основа «Эстер» может восходить к двум источникам. Первый — немецкое слово Osten (восток) в диалектной форме или топоним Эстер (например, река Эстер в Германии). В таком случае Эстерлинг — это «восточный человек» или выходец с востока, из региона Эстер. Вторая версия — библейское имя Эстер (Есфирь), популярное у евреев. В этом варианте фамилия образована от женского имени с добавлением патронимического суффикса -инг (у немцев) или -линг (у ашкеназов), что означало «потомок Эстер». Оба варианта правдоподобны, но немецкая версия встречается чаще в исторических документах, особенно среди переселенцев в Прибалтику и Российскую империю в XVIII–XIX веках.

В дореволюционной России фамилия Эстерлинг фиксировалась в основном у лютеран и евреев в западных губерниях, а также у остзейских немцев. Носители могли быть ремесленниками, купцами или мелкими чиновниками. В советское время фамилия стала ещё более редкой из-за эмиграции и ассимиляции. Сейчас её можно встретить в России, Германии, Израиле и США, но она остаётся нетипичной для славянского уха — и именно в этом её отличительная черта.